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地表水与地下水 |
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水是所有资源中最为宝贵的资源。现今地表大部分都被海洋覆盖,然而,即使是这样,我们仍觉得水资源是远远不够的。这里存在着一种奇特的矛盾,也就是说,地球上存在的大部分水资源都是无法用于农业灌溉、工业生产以及人类饮用的——其中绝大部分是海盐水。因此,即使拥有这么多的水资源,人类依然面临着严重缺水的威胁。人类已经忘记了自己的起源,甚至忽视了自己最根本的生存需求。这种发展模式使得水同其他资源一样,成为人类“冷漠无情”的受害者,变得越来越稀缺。
我们之前讲过杀虫剂的危害,这种危害是对人类整体环境的危害,所以水污染也是在所难免的,这种污染的来源有很多种:核反应堆、实验室和医院放射性废物的排放,原子弹爆炸后的放射性粉尘,从城镇运出的家庭垃圾,以及工厂所生产的化学肥料。如今又多了一种新型的污染源——农田、森林以及各种绿化植物杀虫时所使用的化学喷剂。这些化学物质相互作用、毒性叠加或转化,其危害已经远超放射性物质所带来的危害。
自从这些非自然的化学物质被化学家们创造出来后,水的净化问题就变得日益复杂,水的使用者面临危险的概率大增。众所周知,从20世纪40年代起,这些经过合成的化学制品开始大批量生产。时至今日,它们的产量与日俱增,以致每天都有大量的化学污染物像泄洪一样涌进这个国家的各个水路。当这些污染物和生活垃圾等其他污染物一起被排放至同一水域中,它们充分混合,污水净化厂中常用的检测方法已无法对它们进行有效检测。许多化学物质通常非常稳定,不容易用常规方法降解。更糟糕的是,它们中的很多甚至不易识别。在河流中,它们共同制造出的新的沉淀物只能被卫生工程师们绝望地称为“烂泥”。马萨诸塞州技术学院的罗尔夫·伊莱亚森教授曾在管委会面前做证称,想要预测出这些化学物质的组合效应以及辨别出这一混合物会造成什么后果是不可能的。伊莱亚森博士说:“我们还无法知道这些都是什么,所以它们对人类有什么影响也就更无从知道了。”
那些被用来杀死害虫、清除多余植物(一般是杂草)以及啮齿类动物的各类化学物质不断地加重着有机污染物的生成。其中一些被故意放入水中,以消灭植物和昆虫幼虫以及一些不想要的鱼类。另一些则投向森林。人类为了消灭害虫,而对两三百万英亩森林进行药物喷洒。这些喷剂会直接落入河流或穿过树冠落入森林的土地上,再随渗出的水分,经过漫长的旅程,汇合入海。这些污染物大多来自数百万磅农用化学品的水性残留。它们原本被用以清除啮齿类动物和杂草,现在,经过雨水的冲刷,它们离开土壤,成为水体循环中的重要部分。
在一些河流中,甚至公共供水系统当中,化学物质的身影随处可见。种种证据令人为之侧目,就像人们曾经从宾夕法尼亚州的一处果园地区的饮用水中提取样本,然后在鱼身上进行检测,发现水中所蕴含的杀虫剂的剂量,足以在4个小时内把所有用于实验的鱼杀死。对喷药之后的棉田进行灌溉的水流,即使经过净水工厂的净化,仍存在大量对鱼有害的物质。在亚拉巴马州田纳西河的15条支流中,有些径流来自使用过毒杀芬的田野,从而杀死了所有生活在这些河流中的鱼群。更为严重的是,其中两条支流是城市用水的供给水源。在人们使用杀虫剂一周后,河流下游的金鱼每天都会大量死亡,这证明这些水依旧有毒。
这些污染是人类肉眼看不见的,只有当鱼儿成千上万地死去,人们才能察觉水中有毒。保持水源清洁度的化学工程师们至今都不能对水中的有机污染物进行彻底检测,自然也就没法将其清除。但不管这些污染是不是能被检测到,这些杀虫剂都是存在的,由此我们可以料想它们会和其他地表中广泛使用的化学制品一起汇入河流,甚至进入这个国家的主要水系。
如果依旧有人不相信我们全球的水域几乎都被杀虫剂污染,那他应该学习下美国鱼类及野生动物管理局在1960年发布的一篇小报告。该局就鱼类是否能像恒温动物一样会在生物组织内部储存杀虫剂这一问题进行了研究:第一批样本从西部林区采集,那里为了治理云杉卷叶虫曾经大量喷洒DDT,不出所料,那里所有的鱼类体内都含有DDT。然后人们经过一些偏远的山区,对小溪进行对比研究的时候,又得到了更为“有趣”的发现,这条小溪位于之前采样区的上游,被一条瀑布隔开,距离最近的农药喷洒区有30英里,这里没有喷洒过任何农药,可是这里的鱼体中也存在DDT成分。化学物质是通过浅层的地下水来到这条偏远的小小支流的,还是通过飘浮在空气中的灰尘对这条小河流造成了污染呢?据悉,在另一项研究对比中,一条产卵期的鱼体内也发现了DDT。实验用的水体样本则来自另一口深井,那里没有喷洒过任何药物,唯一可能污染的途径就是地下水。
在整个水污染体系中最令人困扰的,就是来自地下水大面积污染所带来的威胁。既想在一个地方的水中添加杀虫剂,又不想令此地的水源受污染是不可能的。自然界从不存在封闭运转,也就不会封闭地分配地球的水源。水落到地面上,然后通过岩石上的缝隙和土壤沉淀不断地渗入更深的地方,直到岩石缝隙都被水填满。那里是黑暗的地下径流,它从山脚下升起,然后到山谷才沉降下去。这里的地下水一直在活动,时快时慢,有时一年运行的距离不超过50英尺,而有的时候则很快,每天的运行距离都能超过50英尺。它通过人类看不见的水路漫游地下,或喷涌成泉,被人看见;或默默流淌,最终汇合于井中。然而,大多数时候它们还是会流进小溪和大一些的河流。无论是直接进入河流的雨水,还是流淌于地面的地表水,地球表面上的活水都经历过地下水阶段。所以,从某种意义上来说,污染地下水一处也就等于污染了全世界的水——这实在是太惊人了!
排出的废弃物从科罗拉多州的制造厂到达几英里外的村庄,一定也经过了这样的过程。有毒的化学物质流进农田,污染了那里的井水,令人类和牲畜得病,庄稼也跟着遭殃。这并不是特例,只是同类事件中的首例罢了。我们相信还有很多类似的事情存在。1943年,生化部队在丹佛附近的落基山脉生产军需物资。8年之后,这家军工厂被一家私人石油公司租赁下来生产杀虫剂。在转产手续办好之前,这里就出现了令人难以相信的现象:工厂数英里外的农民报告说牲畜得了怪病,庄稼也大面积受损,叶子变黄,植物生长停滞,甚至很多庄稼完全枯死,除此之外,还有一些人类生病的案例。
这里的农田灌溉用水是从浅水井引出的,1959年,多家州立及联邦机构对这些井水进行检测时发现,这些井水当中含有多种化学物质。落基山脉的军工厂在运行期间,曾经将氯化物、氯酸盐、磷酸盐、氟化物以及砷等物质排入蓄水池。由此可见,地下水就是这样受到了污染,而经过了七八年的时间,废弃物随地下水在地下移动了大概3英里的距离,从贮存池到达了农场,然后经过渗透,使得污染范围逐步扩大,污染了尚未进行清查的区域。调查者们同样束手无策,他们也不知道要采用什么样的方法来控制并消除污染。
整个事件已经十分糟糕,而其中最不可思议也最有意义的是:在一些井水以及军工厂的蓄水池中发现了2,4-D这种除草剂。它的出现足以解释为什么庄稼会受损、枯死,可令人无法想象的是,这家军工厂在其运营期间从未生产过这种除草剂。
经过长时间研究,化学工程师得出这样一个结论:2,4-D是在那个敞开的池子里自己形成的。工厂里排出了其他物质,在空气、水以及阳光的共同作用下自己产生了这种物质。这一过程完全不需要化学家的介入。蓄水池自己变成了化学实验室,生产出了新的化学药品——一种会使所有接触到它的植物都受到致命危害的物质。
科罗拉多州农场的例子具有普遍性的意义,事实上,不仅仅是在这个农场,在世界的任何地方,如果化学物质污染进入公共水域,类似的事情就会发生。不管是哪里的河流或湖泊,这些被称为“无害”的化学物质在空气和阳光的催化下,谁也不知道会产生什么样的问题。
实话实说,关于水污染中的化学污染,最令人担忧的问题就是,不管是蓄水池还是自然界的河流湖泊,甚至就是我们餐桌上摆放的那杯水,其中都存在着各种各样的化学物质,任何一个负责任的化学家在实验室的时候都不会想让这些化学物质这样组合在一起。这些自由组合在一起的化学物质之间发生反应的可能性令美国公共卫生管理部门的官员们感到不安。他们恐惧于这些广泛存在的、相比之下毒性轻微的化学物质经过混合而产生的有害物。这种反应可能是两种或多种物质间的相互反应,也有可能是化学物质和日渐飙升的放射性废弃物的相互作用。在电离辐射的作用下很容易就会出现原子序列的重新排列,从而使化学物质的性质发生不可预计或无法控制的转变。
当然,除地下水之外,河流、小溪、灌溉用水等地表水也受到不同程度的污染。这种情况正发生在加利福尼亚州图莱湖和下克拉马斯湖的国家野生动物保护区内。很多保护区相互连接,甚至共用水源,例如,设立在加利福尼亚州的这些保护区恰巧跨过了俄勒冈州上克拉马斯湖保护区的一部分。这种连接十分致命,这些保护区像小岛一样漂浮在海洋上,围绕在小岛周围的几乎全是农田,这些农田原本是原生水鸟的生存天堂——湿地和开阔水域,而后经过排水系统和溪流的改造,变成今天的农田。
自然保护区周围的农田都是用上克拉马斯湖的水进行灌溉的,水流灌溉后,在它们所浇灌的农田里汇聚,然后被人为地抽调进入图莱湖,再进入南克拉马斯湖。由此可知,在这两片水域上建立的野生动物保护区所赖以生存的水资源,都是附近农田排出的水。知道这些,对了解这里的现状很有帮助。
1960年夏天,上百只已经死亡或者奄奄一息的鸟被保护区内的工作人员打捞起来。这些鸟类大部分以吃鱼为生,其中包括鹈鹕、鸥鸟和苍鹭等。根据分析,技术人员发现,这些鸟类的身体中含有与DDD、DDE 等同类的杀虫剂残留。湖中的鱼类体内也发现了杀虫剂。浮游生物的样本也是如此。保护区管理者认为,流经保护区的水曾经灌溉过喷洒了大量农药的农田,经过不间断循环,将杀虫剂的残留物带入保护区的水体,从而导致保护区内杀虫剂残留物增加的现状。
保护区水中日渐增多的有毒物质残留使得一切能恢复水质的努力都付诸东流。每个西部猎人,每个懂得去欣赏水鸟如丝带一样掠过天空时所呈现出的英俊身姿的人,本来都可以感受这里水质恢复后重新焕发的魅力。这几个自然保护区在西部水生禽类的保护领域中地位至关重要,相当于一个漏斗的细管,所有迁徙路线都在这里汇集。
每当迁徙期来临,几百万只野鸭、野鹅由哈得孙湾区东部的白令海峡鸟类聚居地飞来;秋日,这里四分之三的水鸟都会去往太平洋沿岸诸州;炎夏,这些保护区则为水鸟,尤其是红头鸭和红鸭两种濒危鸟类,提供了栖息地,一旦这些保护区的水质被污染,这些迁徙性飞禽将会遭到无法抑制的毁灭。
水应当被当作某个地区生命和生态环境链条中的一部分。这个链条从浮游生物微如尘埃的绿色细胞展开,通过一样微小的水生跳蚤进入到以微小浮游生物为食的鱼类体内,鱼类又纷纷化作其他的鸟、肉食性鱼类、貂、浣熊的食物——这是一个从单一生命到另一个单一生命的循环过程。水生生物所需的矿物质也是这样从食物链的上一层来到下一层。基于这样的现实,我们还能够设想,由我们带进水体的有毒物质不会参与这样的循环过程吗?
我们都可以在加利福尼亚州克利尔湖的历史中找到答案。这段历史让人惊讶。旧金山北部90英里处有一个湖叫克利尔湖,这个湖是垂钓爱好者的天堂。这个湖有些名不副实,因为湖底被黑色稀泥覆盖,所以显得相当混浊,并不清澈。 对渔民和当地人来讲,这其实是一个非常不幸的消息,因为湖水中有一种叫作蚋的虫子,这种虫子与蚊子联系十分紧密,但它与蚊子的成虫又有区别——它不吸血,也几乎可以不用进食,但正是这种虫子使得附近居民非常困扰:它们数量庞大,治理后却不大有成效,令人十分头疼。20世纪40年代,氯化烃类杀虫剂为人们提供了新武器。人们选取了DDD作为武器开展新一轮的攻击,这是DDT的近亲,但对鱼类生命的威胁相对要小一些。
当人们在1949年采取这种新型的治理方案时,很少有人能预见到对未来所产生的危害。通过对湖泊的考察,经过容量计算,以1∶70×10 n (n=6)的稀释比例进行了治理。1954年又以1:50×10 n (n=6)的稀释比例进行了二次治理。仅就当时的效果而言,十分成功。
然而,仅仅过了一年,第二年的冬天,当地其他的生物就都受到了影响:湖面上的北美鹈鹕开始死去,不久之后又死了100多只——北美鹈鹕是一种游禽,它被湖里肥美的鱼群吸引,每年冬天迁徙至此。这种鸟有着美丽的外观和优雅的生活习惯,它们会在美国西部和加拿大的湖中筑造可以流动的巢穴,人称“天鹅鹈鹕”。它们划过湖面的时候,激起一丝丝细微的涟漪;它们还可以将身体低伏在水面上,骄傲地昂起黑亮的额头和洁白的脖颈。刚刚孵化的雏鸟全身覆盖着浅褐色的软毛,几个小时之后,它们就会跳进水里,站在父母亲的背上,或舒适地躺在父母的羽翼之下。
1957年,人们第三次对卷土重来的蚋虫发动了攻击。更多的鹈鹕死去了,与之前一样,没有任何证据表明死去的鸟有传染病,当人们终于想起对鹈鹕的身体进行检测分析的时候,竟然在供给检验的鹈鹕体内发现了浓度高达0.16%的DDD。
DDD在实际应用中,在水中最高的浓度应当是0.0001%,但为什么它在鹈鹕身上竟达到如此高的残余积累量呢?这些鸟都是以鱼为食的,于是研究者便对克利尔湖中的鱼类进行了检测,这为我们打开了这样一幅画面:有毒物质被最小的生物吃掉后得到浓缩又传递给一些大的捕食生物。在浮游生物体内,检测到有0.0005%残留浓度的杀虫剂,是水体中最高含量的5倍;食用水生植物的鱼体内含有0.004%~0.03%的杀虫剂残留;肉食性鱼类体内的残留量最大,在一种褐色鳅体内,我们检测到了令人吃惊的浓度——0.25%。这和民间故事中的“杰克小屋”是一样的道理,在这个链条中,大型肉食动物吃掉了小型肉食动物,小型肉食动物吃掉食草动物,食草动物吃浮游生物,浮游生物摄取了水中的毒性残留。
更加离奇的事情来了:当人们最后一次使用DDD,并没有多长时间之后这些物质就消失了,仿佛这种化学物质从未被使用过,这并不表明这种毒物从湖泊中离开了,它只是进入了湖中的生物组织,当人们停止使用这种化学物质的第23个月后,浮游生物的体内仍然含有0.00053%的DDD。在这两年中,浮游生物经过无数的生命延续,虽然水中已经没有这种物质,但这些毒素却通过繁殖在生物体内代代相传。
同时它也以这种方式存在于湖中其他动物的身体里。在停止使用这一化学物质一年后,在鱼、鸟及其他生物体内依然检测到这种成分。在动物肌肉中发现的含量更是远远超过了水中原先的浓缩倍数。这种携带毒物的生物包括最后一次使用DDD的9个月后才孵化的鱼类、鹈鹕以及加利福尼亚鸥,它们体内累积的毒素超过0.2%。
与此同时,因为这种毒素,鹈鹕的繁殖也成了大问题。第一次用药时,鹈鹕还有1000多对,而到了1960年,这个数字锐减到30对。鹈鹕的数量不断减少,自从最后一次在湖水中使用DDD后,鹈鹕的身影就再也没有在湖面上出现过。
这整整一条毒链的基础仅仅是一株十分微小的植物,它们就是浓缩物的始作俑者。但是这条食物链的终点又在何方?对这些情况还一无所知的人很可能已经准备好钓鱼用具,他们从克利尔湖里钓到一尾尾鱼,带回家,油炸了当晚饭吃。一次性摄入大量DDD或重复摄入DDD究竟会对人体产生什么样的影响呢?
虽然加利福尼亚州公共卫生署曾宣布,并未检测到任何危害,但是1959年,该卫生署还是禁止了在湖水中使用DDD。科学研究表明,这种化学物质具有广泛的生物效能,这一举措仅仅是最低限度的安全措施,DDD在众多杀虫剂中的影响是绝无仅有的,它会破坏生物体内肾上腺皮质中的细胞。这些细胞可以分泌肾上腺激素,这一破坏早在1948年就被人类发现了。但是在最初的时候,人们以为这种破坏仅仅是针对狗,因为在其他生物,如猴子、兔子、老鼠的实验中,并没有显现,但是DDD对狗的影响与人类在罹患艾迪生病时的症状相似。最新的医疗科学研究表明,DDD严重抑制了人类肾上腺的功能,今天人们在临床上利用其特质,将它作为治疗手段去治愈一种很罕见的肾上腺素激增症。
克利尔湖事件向人们提出了一个必须直面的问题:为了防治某类病虫害,使用对生理过程有如此剧烈影响的化学物质,尤其是使用可以直接排入水体的有毒物质,到底有多大的效果呢?这条“只能使用低浓度杀虫剂”的规定意义不大。低浓度杀虫剂在湖里生态自然链条中的爆发性增长,已经非常能说明问题——我们在解决了一个微小的细节问题之后,往往会面临更加难以解决的大问题。这种情况很多,并且有增长的趋势。克利尔湖就是这样一个典型例子。蚋虫问题解决了,对深受其苦的人来说固然有利,但是,其他人——从湖里捕鱼、用水的人,却陷入更大的未知的危险之中。
将这些有毒物质排入水库似乎越来越司空见惯,而目的居然是用作娱乐——虽然这样做了以后需要再费大力气将水变成生活用水或灌溉用水。某地的垂钓爱好者希望在水库里增加垂钓的乐趣,他们征得主管部门的同意,在水库里撒下了大量有毒物质,以杀死他们不想要的鱼类,然后,以他们喜爱的鱼类来代替。这个过程十分奇怪,宛如爱丽丝梦游仙境。水库最初建立的目的是作为公共水源,然而,附近的居民可能还没来得及对垂钓爱好者的提案进行投票和商议,就不得不既饮用含有有毒物质残留的水,又要掏腰包去为水消毒。
地表水和地下水都受到了杀虫剂和其他化学物质的污染,很可能给公共用水带来有毒物质甚至是直接致癌物,国家癌症研究所的W.C.惠帕教授已经警告过:“在不久的将来,因为摄入被污染的饮用水而致癌的危险会大幅上升。”在20世纪50年代初,荷兰有一项研究证明,被污染的水源中可能含有致癌物。从河流中获取饮用水的城市,癌症死亡率比那些饮用井水的城市要高。
砷是自然环境中一种确定的可致癌物,这种物质曾两次出现在由于污染水源而导致的大范围癌症爆发的历史事件中。其中一次是来自采矿作业的矿渣,砷经过水流作用出现在水源中;另一次则来源于砷含量高的岩石。人类大肆使用砷类杀虫剂,上述历史事件就很有可能重演,这些被投放的杀虫剂会变得有毒,并且会通过广阔的水文系统直接向地下渗透。
自然再次给我们提了个醒:任何东西都不能在自然界孤立存在。为了更好地了解这个世界遭受污染的现状,我们接下来去看看地球的另外一种基本元素——土壤。